MR成像基本原理.ppt

;磁共振成像基本原理;What is MRI?;磁共振成像 （Magnetic Resonance Imaging,MRI) 又称核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance Imaging,NMRI ）是一种新的、非创伤性的成像方法，它不用电离辐射而可以显示出人体内部解剖结构。是利用一定频率的射频信号在一外加静磁场内，对人体的任何平面，产生高质量的切面图像。;核磁共振成像技术发展简史;Raymond Damadian与第一台MRI装置（1977）;主磁场的场强用特斯拉（Tesla，T）来表示 0.5 T 以下的 MRI 仪称为低场机 0.5 T到 1.0 T之间的称为中场机 1.0 T到 2.0 之间的称为高场机 大于 2.0 T的称为超高场机 ;高场强MRI仪的主要优势表现为： （1）提高质子的磁化率，增加图像的信噪比 （2）缩短 MRI 信号采集时间 （3）磁共振频谱对代谢产物的分辨力得到提高 （4）增加化学位移使脂肪饱和技术更加容易实现 （5）磁敏感效应增强，使脑功能成像的信号变化更为明显 当然 MRI仪场强增高也带来以下问题：价格高、 噪音增加、射频特殊吸收率（SAR）能量累积、各 种伪影增加;梯度线圈 ;脉冲线圈;计算机系统 计算机系统属于MRI仪的大脑，控制着MRI仪的脉冲激发、信号采集、数据运算和图像显示等功能。 其他辅助设备 检查床、液氦及水冷却系统、空调、胶片处理系统等。;人体内各种不同组织是如何通过MRI显示在计算机屏幕上？;人体是由许多原子组成，原子是由原子核及电子构成的。原子核由中子和质子构成，中子不带电荷，质子带有正电荷，电子带负电荷。;任何原子核都有一个特性，就是总以一定的频率绕着自己的轴进行高速旋转，原子核的这一特性称为自旋（spin）。由于原子核带有正电荷，原子核的自旋就形成电流环路，从而产生具有一定大小和方向的磁化矢量。我们把这种由带有正电荷的原子核自旋产生的磁场称为核磁。 ; 质子带正电荷，它们象地球一样在不停地绕轴自转，并有自身的磁场。;并非所有原子核的自旋运动均能产生核磁，根据 原子核内中子和质子的数目不同，分为 非磁性原子核 原子核内的质子数和中子数均为 偶数，自旋并不产生核磁。 磁性原子核 自旋能够产生核磁的原子核。 磁性原子核需要符合以下条件之一： （1）中子和质子均为奇数； （2）中子为奇数，质子为偶数； （3）中子为偶数，质子为奇数。 ;MRI是以人体内H质子(1 H)为基础成像 ？？;如果外加一个外磁场，其质子的排列就会发生改变。;通常情况下，耗能少的、处于低能态的质子占多数。;在主磁场内的H质子除了自旋外，还在不停地，绕着主磁场轴进行旋转摆动，我们把质子的这种旋转摆动称为进动（precession） 。进动是磁性原子核自旋产生的小磁场与主磁场相互作用的结果。;处于平行或反平行两个方向的质子所产生的磁力可相互抵消。但通常情况下，处于低能态、耗能少的质子占多数。;剩余质子所产生的磁力形成一个总磁矢量，称之为纵向磁化矢量（黄箭头）。 而垂直于主磁场方向的横向磁化矢量为0; 因此，人体进入主磁场后被磁化了，但没有宏观 横向磁化矢量产生，仅产生了宏观的纵向磁化矢量。 某一组织（或体素）产生的宏观矢量的大小与其 含有的质子数有关，质子含量越高则产生宏观纵 向磁化矢量越大。 我们可否认为： MRI 已经可以区分质子含量不同的组织了 遗憾的是：MRI仪的接收线圈并不能 检测到宏观纵向磁化矢量，也就不能区分人体内不同组织。;接收线圈如何检测到宏观磁化矢量呢？;只有频率相同的两个物体之间才有可能发生共振现象，实质是能量的传递。; 进动频率和单个质子在主磁场中的进动频率一样，这个频率称为“拉莫频率”，正比于主磁场大小;RF脉冲;处于“低能态”的质子共振接受到能量后即成为不稳定的“高能态”质子。其纵向磁化消退，横向磁化形成。;螺旋式过程，横向磁化矢量衰减，纵向磁化矢量恢复;弛豫的概念;纵向弛豫(T1)和横向弛豫(T2);纵向弛豫(T1)：自旋-晶格弛豫 高能级的质子释放能量的过程，速度与其周围分子的自由运动频率有关。不同的组织由于质子周围的分子自由运动频率不同，其纵向弛豫速度存在差别，即T1值不同。 横向弛豫(T2)：自旋-自旋弛豫 质子周围其它磁性原子核的随机运动引起的宏观横向磁化矢量